2022年春季南京臭氧污染特征及成因分析

2022年春季,受新一轮新冠疫情影响,长三角各城市采取了一系列管控措施,使得大气污染物排放水平降低。对2022年春季(3—5月)南京及长三角地区的六项污染物尤其是臭氧(O₃)的变化特征进行了分析,从气象因素和O₃前体物方面,同时利用基于观测的模型(OBM)对南京O₃污染变化原因进行了研究,并分析了南京挥发性有机物(VOCs)的关键活性组分和来源。结果表明:2022年春季,南京PM_2.5、PM₁₀、NO₂和CO均值浓度均同比下降,但O₃日最大8 h滑动平均质量浓度(O₃-8 h)同比上升19.8%,O₃-8 h超标时间同比增加9 d;长三角区域O₃-8 h同比上升17.9%,O₃-8 h超标天数为2021年同期的2.5倍。南京O₃浓度上升的原因:一方面是由于不利的气象条件,另一方面是由于南京O₃生成处于VOCs控制区,但氮氧化物(NO_x)降幅大于VOCs降幅,同时结合O₃前体物削减方案的分析结果发现,VOCs和NO_x不当的削减比例会导致O₃浓度不降反升。南京O₃生成的关键VOC活性物种依次为乙醛、丙烯、间/对二甲苯、丙烯醛和乙烯;正定矩阵因子分解(PMF)解析结果显示,机动车尾气是南京城区VOCs的主要来源,其次为液化石油气/天然气使用和石油化工。     

衡水夏季典型时段VOCs污染特征及O3污染过程分析

选取臭氧（O₃）污染高发的7月为夏季典型月，采用自动观测设备，从前体物VOCs的浓度水平及O₃生成潜势（OFP），前体物、气象因素与O₃相关性等多方面研究了衡水市O₃污染影响因素，并剖析了一次典型的O₃污染过程，以期为衡水市夏季O₃污染防治提供科学参考。研究结果表明：衡水市VOCs主要组分浓度占比为烷烃 > 烯烃 > 芳香烃 > 乙炔，主要组分对总OFP的贡献为烯烃 > 芳香烃 > 烷烃 > 乙炔；O₃与前体物VOCs、NO₂存在负相关性，与温度存在正相关性；相对湿度低于48%时，O₃和相对湿度呈负相关性，相对湿度高于48%时，O₃和相对湿度呈正相关性；气团中VOCs化学组成稳定性较低，平均VOCs最大增量反应活性（MIR）较低，为4.855gO₃/gVOCs；衡水市7月2—4日重度污染过程受本地生成和区域传输叠加影响。     

上海臭氧及前体物变化特征与相关性研究

于2010年1~12月期间,在上海城区内采用在线连续观测,分析该地区近地臭氧与其前体物的季节变化规律及相关性,探讨了臭氧浓度与OX和NO₂光解速率之间的关系。结果表明,观测期间,上海地区O₃总超标天数为13天,超标率为3.56%。O₃浓度变化呈现明显的秋冬低、春夏高的季节变化。O₃浓度日变化规律呈典型单峰变化,O₃各前体物呈双峰形分布,冬季O₃与NO_X的相关性最强。对OX的贡献中,秋冬以NO₂为主,春夏以O₃为主;夜间以NO₂为主,白天以O₃为主。臭氧浓度与OX和NO₂光解速率变化规律基本一致。     

三亚市臭氧污染特征、输送路径及潜在源区分析

基于2015-2019年三亚市空气质量自动监测数据和气象观测资料,结合后向轨迹聚类与潜在源区分析等方法,分析了三亚市O₃污染特征。结果表明:2015-2019年三亚市O₃浓度总体优良,优良天数比例为97.9%(标准状态),超标天均为轻度污染,多发生在秋冬季。O₃浓度与平均相对湿度、气温和降水量呈负相关关系,与平均风速呈正相关关系,同时与风向密切相关。6-8月气温较高,主导风向为偏南风,O₃及其前体物以本地排放为主,O₃浓度较低;秋冬季盛行东北风,易受到来自内陆的污染传输影响,O₃浓度相对较高。当日最高气温为20~30℃、日均相对湿度为65%~85%、日均风速为3~8 m/s、主导风向为东北风时,三亚市发生O₃超标的概率较高。台风外围和冷高压南下是导致三亚市O₃超标的2种典型天气形势。经聚类分析得到,2019年2个污染过程气团输送路径均来自东北方向,潜在源区分析WPSCF与WCWT的高值区一致性较好,均表明珠三角地区是三亚市重要的O₃污染潜在源区,需要加强与珠三角地区O₃污染的联防联控。     

中山市臭氧污染来源解析与敏感性分析

利用数值天气预报模式和嵌套网格空气质量预报系统的来源解析模块（WRF NAQPMS/OSAM）对中山市2019年9月1次臭氧（O₃）污染过程进行了模拟分析，并对O₃来源进行了解析。结果表明，WRF-NAQPMS/OSAM模型能较好地模拟出该时段的O₃浓度。此次污染过程区域传输对中山市O₃浓度贡献显著，平均贡献比例为82.9%，本地平均贡献比例为17.1%，对中山市O₃贡献最大的2个来源分别是溶剂源和交通源，平均贡献占比分别为43.0%和42.7%。另外，工业源的贡献也不可忽略，平均贡献占比为11.0%。中山市O₃总体上处于挥发性有机物（VOCs）控制区，结合臭氧生成潜势（OFP）分析和源解析结果，溶剂源、交通源和工业源排放的甲苯、间/对二甲苯、邻二甲苯、1，2，3-三甲苯、正丁烷和异戊烷对O₃形成贡献显著，是中山市O₃污染治理应注意的重要前体物。建议中山市建立以VOCs控制为主导，VOCs和氮氧化物（NO_X）协同控制的长期O₃防控策略。     

宁波市大气污染概况及影响因素分析

为研究宁波市大气污染状况及其影响因素，利用2013—2018年宁波市国控站点实时监测污染物数据以及气象数据，探讨分析了宁波市大气污染特征以及所受气象因素的影响概况。结果表明：宁波市颗粒物污染和O₃污染呈现典型的季节性特征，颗粒物浓度冬季最高，O₃最大滑动8 h平均质量浓度春、秋季最高。宁波市O₃污染问题越来越突出，且呈现出春、秋季O₃超标天数最多的季节变化特征。O₃小时质量浓度与气温和太阳辐射成正相关关系，NO₂和颗粒物浓度与气温成负相关关系。NO₂与O₃浓度成负相关关系，与颗粒物浓度成正相关关系。     

2013—2018年海口市区臭氧浓度变化特征

利用海口市区4个站点2013—2018年臭氧（O₃）逐时观测资料，分析了O₃不同时间尺度变化特征、超标情况及其与前体物NO₂和气象因子的关系。结果表明：海口市区O₃浓度总体偏低，但2013—2018年各站点均有明显的上升趋势，海大站、海师站、龙华站和秀英站的气候倾向率分别为1.26、3.84、3.02、2.93 μg/（m³·a），其中海师站、龙华站和秀英站分别通过了95%、98%、90%的信度检验。秋、冬季海口市O₃浓度最高，其中10月O₃浓度月平均最大值出现的概率最大，最小值主要出现在8月。O₃浓度日变化表现为单峰型，早晨08：00前后O₃浓度最低，午后15：00最高。海大站超标率最高（2.82%），海师站和龙华站次之，秀英站最小。4个站点的超标日O₃浓度均逐年上升，表明海口市O₃超标现象在恶化。O₃浓度与日照时间成正相关关系，与相对湿度成负相关关系。当相对湿度为60%~85%、日最高气温为20~30℃时，海口市发生O₃浓度超标的概率较高。     

新冠肺炎疫情期间冀南地区空气质量时空变化特征

为研究新冠肺炎疫情期间冀南地区空气质量变化规律,明确防疫管控措施对空气质量的具体影响及大气污染物排放特征,笔者综合分析了研究区域的常规监测数据和部分大气超级站的PM_2.5组分数据。结果表明:疫情防控重点区域石家庄市、邢台市空气质量整体好转,细颗粒物和一次排放气态污染物浓度下降明显,PM_2.5来源中燃煤、生物质燃烧源占比上升,机动车尾气源占比下降,体现出交通管制、企业限产和道路工地扬尘管理等环保措施的有效性。疫情防控高风险区域石家庄市藁城区出现了明显的NO₂浓度降低、PM_2.5污染好转现象,而O₃浓度显著升高成为新的特征污染物。结果显示,藁城区综合防疫管控举措对本地一次排放污染物起到了明显抑制作用。疫情防控核心区域藁城区增村镇因实行最严格的封村、限行、停产等措施,人为污染源排放"触底",6项监测指标中除O₃浓度同比、环比均大幅度升高外,其他污染物浓度全时段降低,SO₂和CO昼夜差距缩小,环境质量明显优于周边乡镇。分析认为大规模持续化学消杀可能对O₃浓度升高有影响,此问题需要进一步探讨。     

嘉善前体物与气象因子对臭氧生成的影响及臭氧潜在源区分析

利用2017年嘉善善西超级站臭氧（O₃）及其前体物（NO_x和VOCs）以及气象因子（温度、湿度、风速）逐小时数据，分析了2017年全年NO_x和O₃的变化特征以及春季（4—5月）、夏季（7—8月）NO_x和气象因子对O₃生成的影响，利用O₃生成潜势（OFP）评估了VOCs大气化学反应活性，并通过潜在源区贡献（PSCF）和浓度权重轨迹（CWT）方法分析了嘉善春、夏季O₃潜在源区贡献特征。研究发现：O₃日变化特征为单峰结构，NO_x为弱双峰结构。O₃浓度在3—9月较高，春、夏季O₃浓度峰值分别出现在15：00和14：00，春、夏季的NO_x、O₃日变化与2017年全年日变化趋势基本一致。NO_x对O₃存在滴定作用，且低湿高温有利于O₃浓度的升高。春、夏季O₃生成潜势贡献均表现为烯烃 > 芳香烃 > 烷烃，由于烯烃光化学活性较高，夏季烯烃浓度升高导致其贡献较春季增长约18.1个百分点，且夏季VOCs平均最大O₃增量反应活性高于春季。PSCF和CWT分析结果表明，嘉善春季的潜在源区主要为本地、西南方向和东南方向，夏季的潜在源区主要为本地、西北方向、西南方向以及东南方向。     

威海市秋季VOCs污染特征及来源解析

为探究威海市秋季挥发性有机物（VOCs）污染特征及来源，于2021年9月10—20日采用手工加密监测法对威海市秋季大气中VOCs进行监测，分析了气象因素对臭氧（O₃）及其前体物的影响和VOCs污染特征，并利用正交矩阵因子模型（PMF）方法对VOCs来源进行了研究。结果表明，威海市温度对O₃生成影响明显，尤其是高温、低湿、扩散较差气象条件下，有利于O₃前体物的反应消耗，促使O₃生成及累积。观测期间，威海市秋季φ（VOCs）平均值为47.84×10^-9，VOCs中体积分数占比最高的为含氧挥发性有机物（OVOCs），占比为58.0%，其次为烷烃（21.6%）、卤代烃（10.2%）。O₃生成潜势（OFP）平均值为393.95μg/m³，对OFP的贡献占比最高的为OVOCs（74.1%），其次为芳香烃（12.6%）、烷烃（7.0%）和烯烃（5.4%）。PMF源解析结果显示，机动车尾气排放源、工艺过程源、船舶尾气排放源和溶剂使用源是威海市秋季VOCs排放主要来源，贡献占比分别为30.4%，23.9%，21.1%，16.5%。控制机动车排放和工艺过程排放是控制威海市秋季VOCs污染的重要途径。     

欧盟臭氧污染监测现状及我国开展臭氧污染监测的建议

综述了欧盟臭氧前体物排放及地面臭氧污染监测的现状,分析了欧盟重视地面臭氧污染监测的原因及存在的主要问题.根据欧盟在地面臭氧污染监测方面的经验和做法,提出了加强我国地面臭氧污染监测的必要性和具体建议.     

Photochemical pollution indicators—an analysis of 12 European monitoring stations

Indicators were devised to classify air pollution monitoring sites according to the type of expected photochemical pollution. The indicators are based on measured ozone volume fractions, the most frequently monitored component of photochemical pollution, and in particular on two contributions: one due to the ratio of daily maximum-to-minimum ozone volume fractions and the other to observed peak values. The two contributions regarded as independent are logically connected by “and” and therefore mathematically combined by multiplication. The criterion of classification is mainly described by the mentioned ratio and incidences of ozone volume fractions exceeding the limit of 80 ppb. Twelve monitoring stations within the European network (Cooperative programme for monitoring and evaluation of long-range transmission of air pollutants in Europe, EMEP) were classified according to this indicator predicting what ozone levels can be expected at the particular sites during the growth season (April through September) into three groups: clean, medium, and polluted, based on the data for the 7 years (1997 to 2003).     

Near-surface ozone levels and trends at rural stations in France over the 1995–2003 period

There is a considerable interest in quantifying near-surface ozone concentrations and associated trends, as they serve to define the impacts on ozone of the anthropogenic precursors reductions and to evaluate the effects of emission control strategies. A statistical test has been used to the ozone air concentrations measured in the French rural monitoring network stations, called MERA, in order to bring out spatio-temporal trends in air quality in France over the 1995-2003 period. The non-parametric Mann-Kendall test has been developed for detecting and estimating monotonic trends in the time series and applied in our study at annual values: mean, 98th percentile and median based on hourly averaged ozone concentrations and applied to daily maxima. In France, when averaged overall 9 stations between 1995 and 2003, a slight increasing trend of the O(3) levels (+0.6 +/- 1.3% year( - 1)) is observed, which is strongly influenced by the concentrations of the high altitude stations. In stations below 1000 m a mean rate of -0.48% year( - 1) from annual average concentrations, of -0.45% year( - 1) for medians and of +0.56% year( - 1) for P.98 over the 1995-2003 period were obtained. In stations above 1,000 m a mean rate of +1.75% year( - 1) from annual averages values, of +4.05% year( - 1) for medians and of +2.55% year( - 1) for P.98 were calculated over the 1997-2003 period. This situation is comparable to the one observed in other countries. In Europe and in France a reduction of precursor emissions is observed whereas a slight increasing trend of the O(3) levels is observed over the 1995-2003 period. One reason is the non-linearity of chemical ozone production with respect to precursor emissions. Possible explanations are an increase in near-surface ozone values caused by a reduced ozone titration by reduced NO( x ), the meteorological parameters change, an increase in bio-geogenic compound concentrations, the intercontinental transport from North America and Asia and the influence of stratospheric-tropospheric exchanges. These possible explanations must be interpreted carefully as on the short time scales considered.     

欧洲大气颗粒物标准及监测体系

以欧洲环境空气质量及清洁空气指令为基础,从标准限值、监测点位布设、监测方法等多个方面,对欧洲大气颗粒物标准及监测体系进行了综合阐述。由极限值、目标值、暴露浓度限值、评价上限和下限等构成的标准限值体系协同作用,将欧洲大气颗粒物浓度控制在一定范围内;大气颗粒物监测点位布设方法遵循基本布设原则和最少点位数及AEI计算要求的详细规定;在颗粒物监测方法上,参比方法和等效方法并存,近年多种方法的应用情况也有所变化。通过对欧洲大气颗粒物标准及监测体系的综述,以期为中国大气颗粒物监测管理提供先进思路和技术参考。     

美国环境空气监测数据质量核查工作的经验与启示

国控网城市环境空气自动监测点位的监测事权上收后,对监测数据精密度和准确度的定量化评价已成为考核运维公司工作成果、评估国控网数据质量、编制数据质量报告的迫切需求。为加强中国环境空气数据质量核查体系的建设,总结了美国环境空气监测数据质量核查体系及其相关的技术规范,简要介绍其包含的各类核查项目和主要特点,提出了建设中国环境空气数据质量核查体系的建议。     

Prediction of extreme ozone levels in Barcelona, Spain

Barcelona is one of the most polluted cities in Western Europe, although our levels of air pollution are within the World Health Organisation air quality guidelines. However, high concentrations of air pollution have not been studied yet. Ground ozone levels is a topic of considerable environmental concern, since excessive level of ozone are taken as indicative of high pollution. In terms of the air quality guidelines ozone levels higher than 100 µg m^–3 can start to be health-hazards for human health. Our objective is to report a detailed analysis of ozone data exceeding the thresholds established by the air quality guidelines. Data analysed were collected in two measurement stations in Barcelona, for the reference period 1991–1996. Applying statistical techniques commonly used in the analysis of extreme values, mainly the Peak Over Threshold method was used for in this study. The analysis reveal that the ozone threshold values for the protection of human health has exceeded many times in both stations. The estimated return values for 3, 10, and 40 yr exceed the threshold value for information to the public of almost once in both stations, also it seems to be unlikely that the threshold value for warning to the public will be exceeded in 40 yr.     

Air quality assessment of Estarreja, an urban industrialized area, in a coastal region of Portugal

Despite the increasing concern given to air quality in urban and industrial areas in recent years, particular emphasis on regulation, control, and reduction of air pollutant emissions is still necessary to fully characterize the chain emissions–air quality–exposure–dose–health effects, for specific sources. The Estarreja region was selected as a case study because it has one of the largest chemical industrial complexes in Portugal that has been recently expanded, together with a growing urban area with an interesting location in the Portuguese coastland and crossed by important road traffic and rail national networks. This work presents the first air quality assessment for the region concerning pollutant emissions and meteorological and air quality monitoring data analysis, over the period 2000–2009. This assessment also includes a detailed investigation and characterization of past air pollution episodes for the most problematic pollutants: ozone and PM10. The contribution of different emission sources and meteorological conditions to these episodes is investigated. The stagnant meteorological conditions associated with local emissions, namely industrial activity and road traffic, are the major contributors to the air quality degradation over the study region. A set of measures to improve air quality—regarding ozone and PM10 levels—is proposed as an air quality management strategy for the study region.     

关于环境空气质量评价的一些思考

不断变化的大气污染形势和不断发展的监测技术对中国的环境空气质量评价工作提出了新的要求。总结中国环境空气质量评价的发展历程和国外环境空气质量评价的主流做法,分析存在的主要问题,提出在学习国外先进经验的基础上,结合实际情况,建立符合科学规律和中国国情的环境空气质量评价方法,以达到如实反映环境空气质量状况,客观评价环境管理成效及为改善环境空气质量服务的目标。     

佛山市近地面臭氧污染特征及相关气象因子分析

利用2014年佛山市8个国控大气自动监测点位的O_3监测数据,分析了佛山市的O_3污染特征,结果表明,2014年O_3日最大8 h平均值的第90百分位数为167μg/m~3,O_3为首要污染物的超标天数为43d,占比46.7%;ρ(O_3)区域变化不大;ρ(O_3)月变化呈现"三峰型",全年高ρ(O_3)集中在6—10月份,其中7月份出现全年最高峰值;ρ(O_3)日变化呈单峰型分布,夜间浓度较低且变化平缓,14:00—16:00左右达到峰值,并存在一定的"周末效应",但并不明显;ρ(O_3)与气温呈显著正相关,与湿度、气压、雨量呈显著负相关,与风向、风速的相关性相对较弱;总体上看,高温、低湿、微风、偏南风、低压、无雨的天气条件下高ρ(O_3)更容易出现。     

国内外空气质量监测网络设计方法研究进展

如何设计效率高、代表性好、目的性强的空气质量监测网络,是长期以来空气质量监测工作的难点与关键。随着环境管理水平的提高,环境空气质量监测网络的设计成为当前研究的热点之一,国内外很多学者对其进行了广泛的研究。文章对美国、欧盟和我国关于空气质量监测网络设计的规范进行了简要评述和比较分析,并参考国内外一些关于空气质量监测网络设计的研究和应用实例,对当前主要的设计方法及应用进展进行了综述。